ứng dụng học tăng cường sâu cho tối ưu phân bổ tài nguyên trong hệ thống mạng iot

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN Trong phần này, tôi sẽ trình bày tổng quan về hệ thống IoT, công nghệ sạc không dây, giao tiếp ngữ nghĩa, thuật toán học sâu tăng cường cùng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA

-oOo -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG HỌC TĂNG CƯỜNG SÂU CHO TỐI ƯU PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN TRONG HỆ THỐNG MẠNG

IOT

Sinh viên: NGUYỄN HỮU SANG

Mã số sinh viên: 19010026 Khóa: K13 (2019 - 2023) Ngành: Công nghệ thông tin Hệ: Chính quy

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Công Lượng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA

-oOo -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG HỌC TĂNG CƯỜNG SÂU CHO TỐI ƯU PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN TRONG HỆ THỐNG MẠNG

IOT

Sinh viên: NGUYỄN HỮU SANG

Mã số sinh viên: 19010026 Khóa: K13 (2019 - 2023) Ngành: Công nghệ thông tin Hệ: Chính Quy

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Công Lượng

Hà Nội - 9/2023 Copies for internal use only in Phenikaa University

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Công Lượng Bộ môn:

Tên đề tài: Ứng Dụng Học Tăng Cường Sâu Cho Tối Ưu Phân Bổ Tài Nguyên

Trong Hệ Thống Mạng IoT

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Sang Lớp: Công nghệ thông tin K13

- Mục tiêu của đề tài: nhằm giải quyết vấn đề tối ưu hóa thông tin được truyền của các thiết bị IoT trong khi bị giới hạn bởi năng lượng, băng thông, và khả năng tính toán của chúng Sinh viên có khả năng vận dụng các kỹ thuật học máy tiên tiến để giải quyết vấn đề Sinh viên có khả năng phân tích, giải thích và đánh giá các kết quả nghiên cứu Sản phẩm của ĐAKLTN được mong đợi là một tạp chí ISI uy tín

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA

Copies for internal use only in Phenikaa University

tăng cường sâu (DRL) để tối ưu hóa việc quản lý và phân bổ tài nguyên trong hệ thống IoT

- Tài liệu tham khảo: các tài liệu sử dụng được sinh viên liệt kê đầy đủ, rõ ràng và chính xác

- Phương pháp nghiên cứu: sinh viên có quá trình tìm hiểu và sử dụng các kiến thức liên quan, áp dụng các kiến thức vào quá trình giải quyết vấn đề và bài toán đặt ra

- Tính sáng tạo và ứng dụng: sinh viên chủ động tìm tòi và có tư duy sáng tạo, ứng dụng kiến thức của các bộ môn, chuyên ngành liên quan để giải quyết vấn đề

II Nhận xét tinh thần và thái độ làm việc của sinh viên:

Trong quá trình thực hiện đồ án, tinh thần và thái độ làm việc của sinh viên Nguyễn Hữu Sang đã thể hiện sự tận tâm và trách nhiệm cao đối với công việc của mình Sinh viên luôn sẵn sàng học hỏi và chịu khó, không ngừng nỗ lực để đạt được mục tiêu đề ra Điều đặc biệt, sinh viên có khả năng tư duy sáng tạo, luôn đưa ra những ý tưởng mới mẻ và phương án giải quyết sáng tạo cho các thách thức xuất hiện trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án Qua đó thể hiện một tinh thần làm việc đầy nhiệt huyết và khát khao học hỏi của sinh viên Nguyễn Hữu Sang

III Kết quả đạt được:

Đồ án đã đáp ứng các yêu cầu về mặt nghiên cứu Phương pháp học tăng cường sâu đã giúp tối ưu hóa phân bổ tài nguyên trong hệ thống mạng IoT được thể hiện thông qua kết quả được trình bày ở trong đồ án Điều này có thể dẫn đến

sự tiết kiệm về năng lượng, băng thông và tài nguyên khác, giúp giảm chi phí và cải thiện hiệu suất hệ thống Nghiên cứu này có thể đem lại giải pháp sáng tạo cho việc quản lý tài nguyên trong mạng IoT, giúp đối phó với các thách thức động và phức tạp mà hệ thống có thể gặp phải

Copies for internal use only in Phenikaa University

Hà Nội, ngày … tháng 09 năm 2023

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

Copies for internal use only in Phenikaa University

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Giảng viên phản biện: Bộ môn: ……… Tên đề tài: ………

……… Sinh viên thực hiện: Lớp: ………… Giảng viên hướng dẫn: ………

NỘI DUNG NHẬN XÉT

I Nhận xét ĐAKLTN:

- Bố cục, hình thức trình bày:

- Đảm bảo tính cấp thiết, hiện đại, không trùng lặp:

- Nội dung:

- Mức độ thực hiện:

Copies for internal use only in Phenikaa University

II Kết quả đạt được:

III Ưu nhược điểm:

IV Kết luận: Đồng ý cho bảo vệ: Không đồng ý cho bảo vệ:

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Nguyễn Hữu Sang

Mã sinh viên: 19010026 Lớp: Công nghệ thông tin K13

Ngành: Công nghệ thông tin

Tôi đã thực hiện đồ án/khóa luận tốt nghiệp với đề tài: Ứng dụng học tăng cường

sâu cho tối ưu phân bổ tài nguyên trong hệ thống mạng IoT

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng

dẫn của: TS Nguyễn Công Lượng

Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa được các tác giả khác công bố dưới bất kỳ hình thức nào Nếu phát hiện có bất kỳ hình thức gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn tới thầy hướng dẫn đồ án tốt nghiệp TS

Nguyễn Công Lượng đã tạo mọi điều kiện, động viên và giúp đỡ em hoàn thành

tốt đồ án tốt nghiệp này Trong suốt quá trình nghiên cứu, thầy đã kiên nhẫn hướng dẫn, trợ giúp và động viên em rất nhiều Sự hiểu biết sâu sắc về lĩnh vực chuyên môn, cũng như kinh nghiệm của thầy chính là tiền đề giúp em học hỏi thêm được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu Những góp ý và phản hồi chân thành từ quý thầy đã giúp em cải thiện và tiến gần với mục tiêu gần nhất của bản thân em

là trở thành một chuyên gia trong lĩnh vực của mình

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến Nhà trường về sự tận tâm và sự chuẩn bị kỹ càng trong việc tổ chức chương trình đồ án tốt nghiệp Đây

là một giai đoạn quan trọng trong quá trình học tập của em và em thực sự trân trọng

sự hỗ trợ và định hướng mà Nhà trường đã dành cho em Điều đó đã đóng vai trò

vô cùng quan trọng và giúp em hoàn thành báo cáo này

Xin cảm ơn các thầy cô giảng viên Trường Đại học Phenikaa đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi cho em để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Em cũng xin cảm ơn bạn bè và gia đình đã luôn bên em, cổ vũ và động viên em những lúc khó khăn để có thể vượt qua và hoàn thành tốt đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Sang Nguyễn Hữu Sang Copies for internal use only in Phenikaa University

1.1.3 Thực trạng hiện nay của các hệ thống IoT 5 1.1.4 Một số cách phân loại hệ thống IoT phổ biến 6

1.2.2 Nguyên tắc hoạt động của công nghệ sạc không dây 9 1.2.3 Tiêu chuẩn và giao thức công nghệ sạc không dây 10 1.2.4 Phạm vi và hiệu suất sạc của công nghệ sạc không dây 12

1.3.6 Những nghiên cứu và phát triển gần đây 22 1.3.7 Ứng dụng trong công nghiệp và công nghệ 23 1.4 Mô hình Transformer về Mối Quan Hệ cho Việc Tạo Ra Biểu Đồ

1.4.3 Mối quan hệ giữa Transformer và Scene Graph Generation 29 1.4.4 Transformer về Mối quan hệ cho Việc Tạo Đồ thị Cảnh 30

Copies for internal use only in Phenikaa University

1.5.1 Học sâu 32

1.5.3 Ưu điểm của sự kết hợp học sâu và học tăng cường 38

CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP THÔNG SỐ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 58

Copies for internal use only in Phenikaa University

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Hệ thống IoT 2

Hình 1.2 Hệ thống sạc không dây 9

Hình 1.3 Giao tiếp ngữ nghĩa 15

Hình 1.4 Tạo đồ thị cảnh 26

Hình 1.5 Cấu trúc mã hóa - giải mã kiến trúc Transformer 28

Hình 1.6 Transformer về Mối quan hệ cho Việc Tạo Đồ thị Cảnh 31

Hình 1.7 Hai hoặc nhiều lớp ẩn tạo thành Mạng lưới thần kinh sâu 32

Hình 1.8 Mối quan hệ của các thuật ngữ trong học tăng cường 34

Hình 2.1 Mô hình hệ thống IoT SemCom 43

Hình 3.1 Sơ đồ khối thuật toán DQN 53

Hình 3.2 Thuật toán Deep Q-Learning 54

Hình 3.3 Sơ đồ luồng thuật toán DQN 55

Hình 4.1 Kết quả chạy mô phỏng 59

Copies for internal use only in Phenikaa University

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1 Thông số mô phỏng 58

Copies for internal use only in Phenikaa University

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

Copies for internal use only in Phenikaa University

MỞ ĐẦU

Sự gia tăng nhanh chóng của Internet of Things đã tạo ra một nhu cầu lớn cho việc kết nối hàng tỷ thiết bị thông qua mạng không dây Điều này đặt ra một loạt các thách thức về hiệu suất mạng và quản lý tài nguyên Các mạng IoT thường sử dụng nguồn năng lượng có hạn, và việc sử dụng nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng thu được từ môi trường (energy harvesting) trở nên quan trọng để giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng dự phòng Hiệu suất mạng IoT cần phải tối ưu hóa để đảm bảo truyền thông chính xác và hiệu quả từ các thiết bị IoT đến trung tâm dữ liệu hoặc hệ thống giám sát

Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu và phát triển các phương pháp tối

ưu hóa thông tin được truyền của các thiết bị IoT trong khi bị giới hạn bởi năng lượng, băng thông, và khả năng tính toán của chúng Tạo ra một hệ thống thông minh có khả năng tự động điều chỉnh tốc độ cảm biến, chọn lựa phương pháp truyền dữ liệu và phân phối tài nguyên năng lượng dựa trên nguồn năng lượng hiện

có và yêu cầu truyền thông của các thiết bị IoT Xây dựng một hệ thống có khả năng tự động cân nhắc giữa hiệu suất mạng và tiết kiệm năng lượng

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các mạng IoT sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng thu được từ energy harvesting Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc phân tích, thiết kế, và triển khai các thuật toán để tối ưu hóa truyền thông và quản lý tài nguyên trong mạng IoT

Đề tài đóng góp vào lĩnh vực nghiên cứu về mạng IoT, energy harvesting

và tối ưu hóa tài nguyên Nó cung cấp các phương pháp mới để nâng cao hiệu suất mạng IoT và giảm thiểu sự lãng phí nguồn năng lượng Các kết quả của đề tài có thể được áp dụng trong các ứng dụng thực tế, như mạng cảm biến không dây cho quản lý môi trường, theo dõi y tế, quản lý năng lượng, và nhiều ứng dụng IoT khác, giúp tăng cường hiệu quả và tiết kiệm năng lượng

Từ khóa: IoT, energy harvesting, Semcom, deep Q-network,…

Copies for internal use only in Phenikaa University

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

Trong phần này, tôi sẽ trình bày tổng quan về hệ thống IoT, công nghệ sạc

không dây, giao tiếp ngữ nghĩa, thuật toán học sâu tăng cường cùng các kiến thức

liên quan để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của hệ thống

1.1 Hệ thống IoT

1.1.1 Khái niệm

Internet of Things là một hệ thống được xây dựng dựa trên sự kết nối của

các thiết bị điện tử và cơ khí với internet và với nhau, cho phép chúng trao đổi dữ

liệu và thông tin mà không cần sự can thiệp của con người IoT là một trong những

xu hướng công nghệ quan trọng nhất của thế kỷ 21 và đã thay đổi cách chúng ta

tương tác với thế giới xung quanh

Hình 1.1 Hệ thống IoT

Một số khái niệm liên quan tới hệ thống IoT:

- Thiết bị IoT (IoT Devices): đây là các thiết bị nhúng thông minh có khả năng

thu thập dữ liệu, truyền thông, và thực hiện các chức năng khác Các thiết bị

này có thể là cảm biến, máy tính nhúng, đèn động cơ, thiết bị y tế, xe hơi kết

nối, và nhiều loại thiết bị khác

Copies for internal use only in Phenikaa University

- Kết nối Internet: các thiết bị IoT phải có khả năng kết nối với internet, thông qua các giao thức mạng như Wi-Fi, 3G, 4G, 5G, LoRa, Sigfox, và nhiều loại giao thức khác

- Thu thập dữ liệu: thiết bị IoT có thể thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh hoặc từ các cảm biến được tích hợp Dữ liệu này có thể là nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, hình ảnh, âm thanh, vị trí GPS, và nhiều thông tin khác

- Truyền thông dữ liệu: dữ liệu thu thập từ các thiết bị IoT được truyền đến các trạm cơ sở hoặc đến các thiết bị khác qua internet Truyền thông dữ liệu có thể diễn ra qua mạng có dây hoặc không dây

- Xử lý và phân tích dữ liệu: tại các trạm cơ sở hoặc trên các máy chủ điện toán đám mây, dữ liệu từ các thiết bị IoT được xử lý và phân tích để tạo ra thông tin

có ý nghĩa Việc này có thể sử dụng các thuật toán trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy

- Tương tác và điều khiển: dựa trên thông tin từ dữ liệu IoT, người dùng hoặc hệ thống có thể tương tác với các thiết bị IoT và thậm chí điều khiển chúng từ xa

Ví dụ, bạn có thể điều khiển nhiệt độ trong nhà thông qua điện thoại di động của mình

- Ứng dụng đa dạng: IoT có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm quản

lý năng lượng, y tế, nông nghiệp, giao thông, chăm sóc sức khỏe, và quản lý tự động

- An ninh và quyền riêng tư: bảo mật và quyền riêng tư là những vấn đề quan trọng trong hệ thống IoT Cần phải đảm bảo rằng dữ liệu không bị xâm nhập

và sử dụng không đúng mục đích

- Quy mô lớn: hệ thống IoT có thể có quy mô lớn, với hàng tỷ thiết bị được kết nối trên toàn cầu, tạo ra một mạng lưới phức tạp của thông tin và dịch vụ

- Tiềm năng tương lai: IoT được dự đoán sẽ tiếp tục phát triển và có tác động sâu rộng đối với xã hội và kinh tế trong tương lai Các ứng dụng mới và các khả năng sáng tạo vẫn đang được khám phá

Copies for internal use only in Phenikaa University

1.1.2 Mục tiêu ra đời của hệ thống IoT

Các hệ thống IoT ra đời nhằm tạo ra một mạng lưới kết nối các thiết bị và đối tượng thông qua internet để cung cấp các lợi ích và giải pháp cho con người

và xã hội với một số mục tiêu chính sau:

- Tối ưu hóa quản lý tài nguyên: IoT giúp quản lý tài nguyên như năng lượng, nước, và nguyên liệu một cách thông minh hơn Các thiết bị có khả năng thu thập dữ liệu và tự động điều chỉnh để tiết kiệm tài nguyên và giảm lãng phí

- Cải thiện hiệu suất và tiện ích: hệ thống IoT cung cấp thông tin và dịch vụ cải thiện hiệu suất và tiện ích cho con người Ví dụ, trong ngành công nghiệp, nó

có thể tối ưu hóa dòng sản xuất, trong y tế, nó có thể cải thiện chăm sóc sức khỏe

- Tăng cường an toàn và bảo mật: IoT có thể cải thiện an toàn và bảo mật bằng cách cung cấp khả năng theo dõi và kiểm soát từ xa Ví dụ, trong lĩnh vực giao thông, nó có thể cảnh báo về tai nạn giao thông và ngăn chặn hậu quả

- Khám phá ứng dụng mới: IoT tạo ra cơ hội cho việc phát triển các ứng dụng mới mà trước đây không có Ví dụ, trong nông nghiệp, nó có thể được sử dụng để theo dõi và quản lý nông trại từ xa

- Tạo ra môi trường thông minh: IoT có thể giúp tạo ra các đô thị thông minh (smart cities) và các môi trường thông minh khác, nơi các dịch vụ công cộng

và hạ tầng được tối ưu hóa để cải thiện chất lượng cuộc sống của người dân

- Tích hợp và kết nối đa dạng: IoT kết nối các loại thiết bị và đối tượng khác nhau, từ cảm biến đến xe hơi, từ thiết bị y tế đến hệ thống sản xuất Mục tiêu

là tạo ra một môi trường kết nối toàn diện

- Tiết kiệm thời gian và công sức: IoT giúp tự động hóa các tác vụ và quá trình, giúp con người tiết kiệm thời gian và công sức Ví dụ, hệ thống nhà thông minh

có thể điều khiển ánh sáng, nhiệt độ, và bảo mật mà không cần can thiệp của người dùng

- Dịch vụ và trải nghiệm tùy chỉnh: IoT cho phép tạo ra các dịch vụ và trải nghiệm tùy chỉnh dựa trên thông tin cá nhân và ưu cầu của người dùng

Copies for internal use only in Phenikaa University

- Giảm tác động môi trường: hệ thống IoT có thể giúp giảm tác động môi trường bằng cách quản lý tài nguyên và quy trình sản xuất một cách thông minh và bền vững hơn

- Tạo ra nền kinh tế mới: IoT tạo ra nền kinh tế mới dựa trên dịch vụ và công nghệ thông tin, tạo ra cơ hội cho sự đổi mới và sáng tạo

1.1.3 Thực trạng hiện nay của các hệ thống IoT

Hiện nay, các hệ thống IoT đang phát triển và thúc đẩy sự kết nối thông minh trong nhiều lĩnh vực Dưới đây là một số thực trạng chính của các hệ thống IoT:

▪ Sự tăng trưởng nhanh chóng: IoT đang trải qua sự tăng trưởng nhanh chóng

Số lượng thiết bị IoT được kết nối đang gia tăng theo tỷ lệ hình học và dự kiến sẽ tiếp tục tăng trong tương lai

▪ Đa dạng ứng dụng: IoT đã được triển khai rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm quản lý năng lượng, y tế, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, nhà thông minh, và nhiều lĩnh vực khác Sự đa dạng này cho thấy tiềm năng

và linh hoạt của công nghệ IoT

▪ Dự án smart cities: nhiều thành phố trên khắp thế giới đã triển khai các dự

án "đô thị thông minh" sử dụng IoT để cải thiện quản lý đô thị, giao thông,

an ninh, và các dịch vụ công cộng

▪ Ứng dụng y tế và chăm sóc sức khỏe: IoT được sử dụng trong việc theo dõi sức khỏe cá nhân, quản lý bệnh mãn tính, và cung cấp dịch vụ y tế từ xa Các thiết bị y tế thông minh và các ứng dụng sức khỏe liên quan đang trở nên phổ biến

▪ Năng lượng thông minh: IoT được áp dụng rộng rãi trong quản lý năng lượng, từ điều khiển thông minh của hệ thống điện đến tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng trong các công trình xây dựng

▪ Challenges về bảo mật và quyền riêng tư: một trong những thách thức lớn nhất của IoT là vấn đề bảo mật và quyền riêng tư Vì các thiết bị IoT thu thập và truyền dữ liệu liên tục, việc bảo vệ thông tin cá nhân và đảm bảo tính bảo mật là mối quan tâm hàng đầu

Copies for internal use only in Phenikaa University

▪ Tiêu chuẩn và tương thích: các tiêu chuẩn và giao thức IoT vẫn đang trong quá trình phát triển và định hình Vấn đề về tương thích giữa các thiết bị và

hệ thống cũng đang được quan tâm

▪ Khả năng mở rộng và quản lý dữ liệu: với số lượng lớn dữ liệu được tạo ra bởi các thiết bị IoT, việc quản lý, lưu trữ, và phân tích dữ liệu đòi hỏi khả năng mở rộng và hạ tầng lưu trữ mạnh mẽ

▪ Sự đổi mới liên tục: các công nghệ liên quan đến IoT, như trí tuệ nhân tạo (AI), học máy, và xử lý dữ liệu lớn (big data), đang liên tục phát triển và được tích hợp để cung cấp các giải pháp thông minh và sáng tạo

▪ Ước lượng tác động xã hội và kinh tế: IoT đã và đang có tác động mạnh đến

cả xã hội và kinh tế, tạo ra cơ hội mới và thay đổi cách con người tương tác với thế giới xung quanh

1.1.4 Một số cách phân loại hệ thống IoT phổ biến

Hệ thống IoT có thể được phân loại dựa trên một số tiêu chí khác nhau, bao gồm:

- Dựa trên ứng dụng và lĩnh vực sử dụng:

• IoT công nghiệp (Industrial IoT - IIoT): được sử dụng trong môi trường công nghiệp để tối ưu hóa sản xuất, quản lý chuỗi cung ứng, và bảo trì thiết

• IoT nông nghiệp (IoT Agriculture): sử dụng để theo dõi và tối ưu hóa quản

lý nông trại, chăm sóc cây trồng, và sử dụng tài nguyên nông nghiệp

• IoT nhà thông minh (Smart Home IoT): liên quan đến các thiết bị nhà thông minh như đèn, nhiệt độ, an ninh và giải trí trong gia đình

• IoT xe hơi (IoT Automotive): sử dụng để cải thiện tính an toàn, quản lý động cơ, và cung cấp các tính năng tự hành trong ô tô

Copies for internal use only in Phenikaa University

- Dựa trên quy mô và khoảng cách kết nối:

• IoT cục bộ (Local IoT): các thiết bị IoT trong phạm vi gần, thường trong một mạng LAN hoặc PAN (Personal Area Network)

• IoT diện rộng (Wide Area IoT): kết nối các thiết bị IoT ở xa, thường thông qua mạng diện rộng như 3G, 4G, 5G hoặc các mạng truyền thông IoT đặc biệt như LoRa và Sigfox

- Dựa trên công nghệ kết nối:

• IoT dựa trên mạng di động (Cellular IoT): sử dụng mạng di động như 4G

và 5G để kết nối các thiết bị IoT

• IoT dựa trên mạng không dây (Wireless IoT): sử dụng các giao thức không dây như Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Z-Wave để kết nối

• IoT dựa trên mạng cảm biến (Sensor Network IoT): sử dụng các mạng cảm biến để thu thập dữ liệu và truyền đi

- Dựa trên loại thiết bị IoT:

• Cảm biến (Sensors): thiết bị IoT chuyên để thu thập thông tin về môi trường xung quanh, ví dụ: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng

• Thiết bị điều khiển (Actuators): thiết bị IoT có khả năng thực hiện các hành động dựa trên thông tin được thu thập, ví dụ: bật/tắt đèn, điều chỉnh nhiệt

độ

- Dựa trên quản lý dữ liệu và phân tích:

• IoT trong thời gian thực (Real-time IoT): dữ liệu từ thiết bị IoT được xử lý

và đưa ra quyết định ngay lập tức

• IoT trong thời gian gần thực (Near-real-time IoT): dữ liệu được xử lý một cách gần thời gian thực, thường được lưu trữ và phân tích sau cùng

Ngoài các khía cạnh đã được đề cập, còn một số nội dung khác về hệ thống IoT sau:

▪ Tiêu chuẩn và giao thức IoT: có nhiều tiêu chuẩn và giao thức quan trọng trong hệ thống IoT như MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), CoAP (Constrained Application Protocol), và HTTP/HTTPS Tìm hiểu về Copies for internal use only in Phenikaa University

cách các thiết bị IoT giao tiếp và truyền dữ liệu thông qua các giao thức này

▪ An toàn và bảo mật IoT: hiểu về các vấn đề liên quan đến bảo mật trong hệ thống IoT, bao gồm xác thực, mã hóa, quản lý danh tính, và cách ngăn chặn các tấn công từ xa vào các thiết bị IoT

▪ Quản lý điều hành IoT: các hệ thống IoT phải có khả năng quản lý hàng triệu thiết bị cùng lúc Nắm vững về cách quản lý cấp phát tài nguyên, cập nhật phần mềm, và theo dõi hiệu suất của các thiết bị IoT

▪ Lưu trữ và xử lý dữ liệu IoT: Xử lý và lưu trữ lượng lớn dữ liệu từ các thiết

bị IoT đòi hỏi hạ tầng lưu trữ và tính toán mạnh mẽ Hiểu về các cơ sở dữ liệu phù hợp và cách xử lý dữ liệu IoT

▪ Trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy trong IoT: AI và học máy đóng một vai trò quan trọng trong việc phân tích và trích xuất thông tin từ dữ liệu IoT Tìm hiểu về cách các thuật toán AI có thể được áp dụng để cải thiện quản

lý và dự đoán dữ liệu IoT

▪ Quản lý năng lượng và tiêu thụ: IoT thường hoạt động trên nguồn năng lượng hạn chế, vì vậy việc quản lý năng lượng và giảm tiêu thụ là quan trọng Tìm hiểu về cách thiết kế thiết bị IoT để tiết kiệm năng lượng

▪ Ước lượng tác động xã hội và kinh tế: nghiên cứu về cách IoT đang thay đổi cách chúng ta sống và làm việc, cũng như tác động của nó đối với nền kinh tế và xã hội

▪ Luật pháp và quy định: hiểu về các luật pháp và quy định liên quan đến việc triển khai và sử dụng IoT, bao gồm quyền riêng tư, bản quyền, và bảo mật

Copies for internal use only in Phenikaa University

Hình 1.2 Hệ thống sạc không dây

1.2.2 Nguyên tắc hoạt động của công nghệ sạc không dây

Dựa trên truyền tải năng lượng từ nguồn sạc đến thiết bị cần sạc mà không cần sử dụng dây cáp truyền thống Các hệ thống sạc không dây thường sử dụng một trong các nguyên tắc hoạt động sau đây:

- Cảm ứng từ (Electromagnetic Induction):

• Nguyên tắc cảm ứng từ là cơ bản nhất trong công nghệ sạc không dây

• Một cuộn dây dẫn của nguồn sạc tạo ra một trường từ, thường là trường từ biến đổi (transformer) được cấu thành từ hai cuộn dây quấn chặt vào nhau

• Thiết bị cần sạc cũng có một cuộn dây dẫn, và khi đặt gần cuộn dây dẫn của nguồn sạc, trường từ từ nguồn sạc tạo ra dẫn đến tạo ra một dòng điện trong cuộn dây dẫn của thiết bị cần sạc

• Dòng điện này sau đó được biến đổi thành điện áp sạc và sử dụng để sạc thiết bị

- Kết nối cảm ứng đồng tần (Resonant Inductive Coupling):

Copies for internal use only in Phenikaa University

• Nguyên tắc này là một biến thể của cảm ứng từ

• Nguồn sạc và thiết bị cần sạc có thể đặt ở xa nhau hơn so với cảm ứng từ thông thường

• Một nguồn tạo ra một sóng RF (radio frequency) ở tần số cố định và thiết bị cần sạc có một anten đặc biệt để thu sóng RF này

• Khi nguồn sạc và thiết bị cần sạc hoàn thành đồng tần, năng lượng được truyền từ nguồn sạc đến thiết bị cần sạc

- Sạc Radio Frequency (Radio Frequency (RF) Charging):

• RF charging sử dụng sóng radio để truyền tải năng lượng

• Nguồn sạc tạo ra sóng RF ở một tần số cố định, và thiết bị cần sạc có một anten để thu sóng RF

• Khi sóng RF được thu vào thiết bị cần sạc, nó được biến đổi thành điện năng và sử dụng để sạc thiết bị

- Sạc từ xa (Over-the-Air Charging):

• Sạc từ xa là một phát triển mới trong công nghệ sạc không dây

• Nó cho phép thiết bị cần sạc nhận năng lượng từ một nguồn sạc ở xa mà không cần tiếp xúc vật lý hoặc đặt gần nguồn sạc

• Công nghệ sạc từ xa thường sử dụng sóng điện từ, chẳng hạn như sóng millimeter wave hoặc sóng siêu cao tần (microwave), để truyền tải năng lượng

Các hệ thống sạc không dây thường phụ thuộc vào sự tương tác giữa các cuộn dây dẫn, anten, hoặc sóng điện từ để truyền tải năng lượng từ nguồn sạc đến thiết bị cần sạc Quá trình này được điều chỉnh bởi các tiêu chuẩn và giao thức đảm bảo rằng việc sạc diễn ra hiệu quả và an toàn

1.2.3 Tiêu chuẩn và giao thức công nghệ sạc không dây

Trong công nghệ sạc không dây, có một số tiêu chuẩn và giao thức quan trọng giúp đảm bảo tính tương thích giữa các thiết bị và nguồn sạc không dây từ các nhà sản xuất khác nhau Dưới đây là một số tiêu chuẩn và giao thức quan trọng trong lĩnh vực này:

Copies for internal use only in Phenikaa University

- Tiêu Chuẩn Qi (Qi Standard):

• Qi là một trong những tiêu chuẩn sạc không dây phổ biến nhất, được phát triển bởi Wireless Power Consortium (WPC)

• Nó sử dụng nguyên tắc cảm ứng từ để truyền tải năng lượng từ nguồn sạc đến thiết bị cần sạc

• Tiêu chuẩn Qi định rõ quy tắc về cách đặt thiết bị lên nguồn sạc, cách truyền tải năng lượng, và cách thiết bị tương thích với nhau

• Nó phổ biến trong việc sạc điện thoại di động và các thiết bị tiêu dùng khác

- Tiêu Chuẩn AirFuel (Trước đây là Alliance for Wireless Power - A4WP):

• AirFuel Alliance là một tổ chức quốc tế phát triển các tiêu chuẩn sạc không dây

• Tiêu chuẩn AirFuel bao gồm công nghệ Resonant inductive coupling cho phạm vi sạc rộng hơn và sạc từ xa

• AirFuel cũng đề cập đến việc sạc qua bề mặt (surface-based charging)

và sạc không dây đa năng (multi-mode wireless charging)

- Tiêu Chuẩn IEEE 802.11 (Wi-Fi):

• Tiêu chuẩn IEEE 802.11, thường được gọi là Wi-Fi, được sử dụng cho truyền dữ liệu không dây

• Một phần của tiêu chuẩn này, IEEE 802.11af, đang được phát triển để hỗ trợ sạc không dây sử dụng Wi-Fi

• Fi sạc không dây sẽ cho phép sạc các thiết bị thông qua tín hiệu

Wi-Fi hiện có trong mạng

- Bluetooth Wireless Charging:

• Bluetooth SIG, tổ chức quản lý tiêu chuẩn Bluetooth, đang nghiên cứu

và phát triển tiêu chuẩn cho sạc không dây thông qua kết nối Bluetooth

• Sạc Bluetooth có thể được sử dụng để sạc các thiết bị như tai nghe không dây và các thiết bị IoT khác

- NFC (Near Field Communication):

• NFC là một công nghệ giao tiếp ngắn khoảng cách được sử dụng rộng rãi trong thiết bị di động

Copies for internal use only in Phenikaa University

• NFC cũng có thể được sử dụng để truyền tải năng lượng cho các thiết bị IoT nhỏ

Lựa chọn tiêu chuẩn và giao thức thích hợp phụ thuộc vào mục đích sử dụng

và yêu cầu của thiết bị và ứng dụng cụ thể Sự tiêu chuẩn hóa giúp đảm bảo tính tương thích và an toàn trong quá trình sạc không dây

1.2.4 Phạm vi và hiệu suất sạc của công nghệ sạc không dây

Phạm vi và hiệu suất sạc của công nghệ sạc không dây có thể khác nhau tùy thuộc vào loại công nghệ sạc và tiêu chuẩn cụ thể Dưới đây là một cái nhìn tổng quan về phạm vi và hiệu suất sạc của các công nghệ sạc không dây phổ biến:

- Công nghệ Qi (Cảm ứng từ):

• Phạm vi: các thiết bị cần sạc phải được đặt trực tiếp lên nguồn sạc Qi, thường có một phạm vi khoảng 4-40 mm Khoảng cách này có thể thay đổi tùy theo sản phẩm cụ thể và tiêu chuẩn Qi sử dụng

• Hiệu suất sạc: hiệu suất sạc Qi thường khá cao, với khả năng sạc nhanh hơn so với một số tiêu chuẩn khác Tốc độ sạc có thể đạt đến 15Watt cho các thiết bị tương thích

- Công nghệ AirFuel (Kết nối cảm ứng đồng tần):

• Phạm vi: tiêu chuẩn AirFuel cho phép phạm vi hoạt động lớn hơn so với

Qi, có thể lên đến vài mét Điều này tạo ra khả năng sạc từ xa và qua bề mặt

• Hiệu suất sạc: hiệu suất sạc của AirFuel có thể tùy chỉnh, tùy thuộc vào cách thiết lập và thiết bị Nó có thể đạt được tốc độ sạc nhanh

- Công nghệ radio Frequency (Sạc Radio Frequency):

• Phạm Vi: RF charging cũng cho phép phạm vi hoạt động lớn hơn so với

Qi và có khả năng sạc từ xa

• Hiệu suất sạc: hiệu suất sạc RF có thể biến đổi tùy thuộc vào tần số và công suất của sóng RF Nó có thể đạt được hiệu suất tốt trong các ứng dụng cụ thể

- Công nghệ sạc từ xa (Over-the-Air Charging):

Copies for internal use only in Phenikaa University

• Phạm vi: sạc từ xa cho phép sạc ở khoảng cách xa hơn, có thể lên đến vài mét hoặc thậm chí trong phạm vi phòng

• Hiệu suất sạc: hiệu suất sạc từ xa có thể thấp hơn so với các công nghệ sạc gần hơn, nhưng đang trong quá trình phát triển để cải thiện hiệu suất

Mức hiệu suất sạc và phạm vi hoạt động thực tế có thể thay đổi dựa trên các yếu tố như môi trường, khả năng kỹ thuật của thiết bị, và cấu hình của hệ thống sạc Khi lựa chọn công nghệ sạc không dây, người dùng cần xem xét yêu cầu cụ thể của ứng dụng và thiết bị để chọn loại công nghệ phù hợp

ra môi trường sạc tiện lợi cho người dùng Điện thoại di động và các thiết

bị khác như tai nghe không dây thường được trang bị công nghệ sạc không dây

- Sạc đồng hồ thông minh: đồng hồ thông minh (smartwatches) thường sử dụng công nghệ sạc không dây để nạp pin Điều này giúp người dùng dễ dàng đặt đồng hồ lên nguồn sạc mà không cần gỡ dây cáp

- Sạc đèn led và thiết bị điện gia dụng: các đèn LED và các thiết bị điện gia dụng khác có thể sử dụng công nghệ sạc không dây để tạo ra mô hình sạc không dây Điều này giúp giảm việc thay pin và cung cấp tính tiện lợi

- Sạc xe điện: công nghệ sạc không dây đang được nghiên cứu và phát triển để ứng dụng trong việc sạc xe điện Điều này có tiềm năng giúp giảm thời gian và công sức cần thiết để sạc xe điện và cải thiện tiện ích sử dụng xe điện

- Sạc thiết bị y tế: trong lĩnh vực y tế, công nghệ sạc không dây có thể được sử dụng để sạc các thiết bị y tế như bơm tiêm, máy theo dõi sức khỏe, và Copies for internal use only in Phenikaa University

các thiết bị y tế di động Điều này giúp duy trì hoạt động của các thiết bị y

tế quan trọng mà không cần ngắt kết nối

- Sạc thiết bị IoT: Trong lĩnh vực IoT, các thiết bị như cảm biến, bộ điều khiển, và thiết bị thu thập dữ liệu có thể sử dụng công nghệ sạc không dây để duy trì hoạt động liên tục và tiết kiệm năng lượng

- Sạc thiết bị điện tử trong công nghiệp: trong các ứng dụng công nghiệp, công nghệ sạc không dây có thể được sử dụng để sạc các thiết bị điện tử trong môi trường công nghiệp, như máy tính công nghiệp, robot, và thiết bị kiểm tra

- Sạc trong các không gian công cộng: một số quán cafe, sân bay, và khách sạn đã triển khai hệ thống sạc không dây trong các không gian công cộng để cung cấp dịch vụ sạc tiện lợi cho khách hàng

- Sạc các thiết bị điện tử cá nhân khác: công nghệ sạc không dây có thể được sử dụng để sạc nhiều thiết bị điện tử cá nhân khác như máy tính xách tay, tablet, và tai nghe không dây

Các ứng dụng này chỉ là một phần nhỏ của các cách mà công nghệ sạc không dây

có thể được áp dụng Sự tiện lợi của việc loại bỏ dây cáp và tính năng tự động khi đặt thiết bị lên nguồn sạc đã tạo ra nhiều cơ hội ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau

1.3 Giao tiếp ngữ nghĩa

1.3.1 Khái niệm

Giao tiếp ngữ nghĩa (Semantic communication) là một lĩnh vực nghiên cứu trong khoa học máy tính và trí tuệ nhân tạo (AI) tập trung vào việc hiểu và tạo ra thông tin có ý nghĩa giữa các máy tính hoặc giữa con người và máy tính Trong semantic communication, thông điệp được biểu diễn bằng cách sử dụng ngôn ngữ hoặc biểu đồ thông tin có ý nghĩa, giúp cho các hệ thống hoặc máy tính có khả năng hiểu và xử lý thông tin một cách hợp lý Mục tiêu chính của semantic communication là đảm bảo rằng thông tin được truyền tải một cách chính xác và Copies for internal use only in Phenikaa University

có ý nghĩa, giúp máy tính hiểu được nội dung của thông điệp và thực hiện các tác

vụ phản hồi hoặc xử lý dữ liệu dựa trên nội dung đó

Hình 1.3 Giao tiếp ngữ nghĩa

Dưới đây là những khía cạnh quan trọng của khái niệm cơ bản về Semantic Communication:

- Ý nghĩa của ngôn ngữ: trong Semantic Communication, ngôn ngữ không chỉ là một cách để truyền tải thông tin, mà còn là một phương tiện mạnh mẽ để diễn đạt ý nghĩa và ý kiến Ngôn ngữ không chỉ là các từ và câu hỏi, mà còn bao gồm cách chúng kết hợp để tạo ra ý nghĩa phức tạp và truyền đạt

tư duy và cảm xúc

- Ngữ nghĩa và giao tiếp: giao tiếp ngữ nghĩa tập trung vào việc tạo ra sự hiểu biết chung về ý nghĩa của các biểu đạt ngôn ngữ Điều này đòi hỏi sự đồng thuận về ý nghĩa của các từ, câu, và biểu đạt, đảm bảo rằng thông điệp được truyền đạt một cách chính xác và không gây hiểu lầm

- Khả năng hiểu và gửi thông điệp: Semantic Communication không chỉ liên quan đến việc người nghe hiểu thông điệp, mà còn đòi hỏi người gửi thông điệp phải biết cách sắp xếp và chọn lựa từ vựng, ngữ pháp, và biểu đạt để truyền đạt ý nghĩa một cách rõ ràng

- Khách quan và tương đối: một khía cạnh quan trọng của Semantic Communication là sự hiểu biết về tính khách quan và tương đối của ý nghĩa

Ý nghĩa không phải lúc nào cũng tồn tại độc lập với ngữ cảnh và người Copies for internal use only in Phenikaa University

tham gia trong giao tiếp Điều này có nghĩa rằng một từ hoặc câu có thể mang nhiều ý nghĩa khác nhau dựa trên ngữ cảnh và người sử dụng

- Sự phức tạp của tư duy ngôn ngữ: Semantic Communication liên quan đến

tư duy ngôn ngữ, sự tạo ra và xử lý của ý nghĩa trong tâm trí con người Việc này bao gồm khả năng phân loại, so sánh, phân tích, và tổ chức thông tin theo cách có ý nghĩa

- Ứng dụng trong công nghiệp và công nghệ: giao tiếp ngữ nghĩa có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm truyền thông, marketing, công nghệ thông tin, và tương tác người-máy Nó đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các ứng dụng trí tuệ nhân tạo, truyền thông trực tuyến, và trải nghiệm người dùng

Nhìn chung, Semantic Communication là một khía cạnh quan trọng của giao tiếp con người và đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo rằng thông điệp được truyền đạt một cách chính xác và hiểu rõ giữa các bên tham gia Nó là một lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng đa dạng và phức tạp, đòi hỏi sự hiểu biết sâu rộng

về ngôn ngữ, tư duy, và xã hội học

1.3.2 Ngôn ngữ và ý nghĩa

Trong Semantic Communication, ngôn ngữ và ý nghĩa là hai khái niệm cơ bản và đặc biệt quan trọng, vì chúng liên quan trực tiếp đến cách chúng ta truyền đạt thông điệp và tạo ra hiểu biết trong giao tiếp Dưới đây là một sự trình bày chi tiết về mối quan hệ giữa ngôn ngữ và ý nghĩa:

- Ngôn ngữ là phương tiện giao tiếp: ngôn ngữ là hệ thống biểu đạt sử dụng các từ, ngữ pháp, và cấu trúc để truyền đạt ý nghĩa và thông tin Nó là công

cụ cơ bản cho giao tiếp và tương tác xã hội giữa con người

- Ngôn ngữ gắn liền với ý nghĩa: mỗi từ và câu trong ngôn ngữ mang theo một hoặc nhiều ý nghĩa Ví dụ, từ "mèo" trong tiếng Anh biểu thị một loài động vật nhưng cũng có thể được sử dụng trong các biểu đạt về tư duy hay tính cách

- Ngữ nghĩa và ngữ âm: ngữ nghĩa là mối quan hệ giữa các từ và ý nghĩa của chúng Trong khi đó, ngữ âm liên quan đến cách các từ và âm thanh được Copies for internal use only in Phenikaa University

sắp xếp để tạo thành từng từ và câu Mối quan hệ giữa ngữ nghĩa và ngữ âm cũng đóng vai trò quan trọng trong việc diễn đạt ý nghĩa

- Ý nghĩa phụ thuộc vào ngữ cảnh: ý nghĩa của một từ hoặc câu thường phụ thuộc vào ngữ cảnh Ngữ cảnh bao gồm ngữ cảnh văn bản (câu trước và câu sau), ngữ cảnh xã hội (vị trí và tình huống giao tiếp), và ngữ cảnh kiến thức (kiến thức của người nghe và người gửi) Ví dụ, từ "bàn" có thể có ý nghĩa

là một cái bàn, một cuộc họp, hoặc một cuộc thi, tùy thuộc vào ngữ cảnh

- Đa Nghĩa và Mơ hóa: Nhiều từ và cụm từ trong ngôn ngữ có thể có nhiều ý nghĩa khác nhau, điều này gọi là đa nghĩa Một số từ cũng có thể mơ hóa, tức là chúng trở nên không rõ ràng hoặc không xác định trong ngữ cảnh cụ thể

- Ngôn ngữ và sự truyền đạt cảm xúc: ngôn ngữ không chỉ truyền đạt thông tin mà còn có khả năng truyền đạt cảm xúc Cách chúng ta sắp xếp và sử dụng từ vựng có thể tạo ra một tác động cảm xúc đối với người nghe Ví

dụ, sử dụng từ "yêu" thay vì "thích" có thể thể hiện tình cảm sâu sắc hơn

- Ngôn ngữ máy tính và Semantic Communication: trong lĩnh vực công nghệ, Semantic Communication cũng đặc biệt quan trọng Các hệ thống xử lý ngôn ngữ tự nhiên và trí tuệ nhân tạo được phát triển để hiểu và tạo ra ngôn ngữ theo cách gần giống con người, nhằm cải thiện trải nghiệm người dùng

và hiệu quả truyền đạt thông tin

Như vậy, ngôn ngữ và ý nghĩa là hai khía cạnh không thể tách rời trong Semantic Communication Ngôn ngữ là công cụ chính để truyền đạt ý nghĩa, và ý nghĩa phụ thuộc vào cách ngôn ngữ được sử dụng trong ngữ cảnh cụ thể Sự hiểu biết về mối quan hệ giữa chúng rất quan trọng để đảm bảo giao tiếp hiệu quả và hiểu biết chính xác trong mọi tình huống

1.3.3 Khả năng hiểu và gửi thông điệp

Trong Semantic Communication, khả năng hiểu và gửi thông điệp là những yếu tố quan trọng đối với việc truyền đạt ý nghĩa một cách hiệu quả Khả năng này bao gồm cả khả năng của người nghe (người tiếp nhận thông điệp) và khả năng Copies for internal use only in Phenikaa University

của người gửi (người truyền thông điệp) để tạo ra sự hiểu biết và truyền đạt thông điệp một cách chính xác Dưới đây là một số điểm quan trọng về phần này:

- Người Nghe (Audience):

• Ngữ cảnh và kiến thức: khả năng hiểu thông điệp của người nghe phụ thuộc mạnh mẽ vào ngữ cảnh và kiến thức của họ Người nghe phải hiểu

rõ ngữ cảnh văn bản, ngữ cảnh xã hội, và kiến thức liên quan đến chủ

đề để có thể tạo ra hiểu biết chính xác

• Ngôn ngữ và văn hóa: sự hiểu biết về ngôn ngữ và văn hóa của người nghe là quan trọng Ngôn ngữ có thể thay đổi theo vùng miền, và các yếu tố văn hóa như giá trị, tôn giáo, và truyền thống có thể ảnh hưởng đến cách người nghe hiểu thông điệp

- Người Gửi (Sender):

• Sự lựa chọn từ vựng: người gửi phải lựa chọn từ vựng phù hợp để truyền đạt ý nghĩa Sự chọn lựa sai từ có thể dẫn đến hiểu lầm hoặc không hiểu thông điệp

• Cấu trúc câu: sắp xếp câu và cấu trúc thông điệp có thể ảnh hưởng đến việc người nghe hiểu thông điệp Câu chuyện có một cấu trúc thường dễ hiểu hơn so với việc xếp liên tiếp các sự kiện mà không có liên kết logic

• Cơ động trong giao tiếp: khả năng thích nghi và điều chỉnh thông điệp dựa trên phản hồi của người nghe rất quan trọng Điều này giúp người gửi tạo ra giao tiếp tương tác và hiệu quả hơn

- Sự giao tiếp hiệu quả:

• Rõ ràng và ngắn gọn: thông điệp nên được trình bày một cách rõ ràng

và ngắn gọn Sự đơn giản giúp giảm nguy cơ hiểu lầm và làm cho thông điệp dễ tiếp thu hơn

• Sử dụng hình ảnh và ví dụ: sử dụng hình ảnh, ví dụ, hoặc biểu đồ có thể làm cho thông điệp trở nên trực quan và dễ hiểu hơn

• Lắng nghe và tương tác: giao tiếp không chỉ là việc truyền đạt thông điệp mà còn bao gồm lắng nghe phản hồi và tương tác với người nghe Copies for internal use only in Phenikaa University

Điều này giúp người gửi hiểu được cách thông điệp của họ được tiếp nhận và có thể điều chỉnh nếu cần

- Công nghệ và giao tiếp: công nghệ đang chơi một vai trò ngày càng quan trọng trong việc giao tiếp Trong thế giới số hóa, chúng ta sử dụng email, tin nhắn văn bản, truyền thông xã hội, và nhiều công cụ trực tuyến khác để truyền đạt thông điệp Khả năng giao tiếp hiệu quả qua các nền tảng này cũng cần được xem xét

- Tính nhân đạo và tính xã hội của giao tiếp: giao tiếp không chỉ về việc truyền tải thông tin mà còn về việc xây dựng mối quan hệ và tương tác xã hội Sự tôn trọng, lắng nghe, và sẵn sàng để hiểu người khác đóng vai trò quan trọng trong khả năng giao tiếp hiệu quả

Tóm lại, khả năng hiểu và gửi thông điệp là trung tâm của Semantic Communication Để giao tiếp hiệu quả, cả người gửi và người nghe đều cần có kiến thức, sự nhạy bén, và sự linh hoạt trong việc truyền đạt và hiểu thông điệp Điều này đòi hỏi sự tỉ mỉ trong việc lựa chọn từ vựng, cấu trúc câu, và khả năng tương tác một cách nhân đạo và xã hội

1.3.4 Khách quan và tương đối

Khái niệm về khách quan và tương đối trong Semantic Communication liên quan đến cách mà ý nghĩa và thông điệp có thể thay đổi dựa trên ngữ cảnh và quan điểm của người tham gia trong giao tiếp Dưới đây là một số điểm quan trọng về phần này:

❖ Khái niệm về khách quan:

➢ Khách quan đề cập đến ý nghĩa và thông điệp không phụ thuộc vào quan điểm cá nhân của bất kỳ ai Trong mô hình này, thông điệp được xem xét như một thực tế tách biệt, và ngôn ngữ được coi là một công cụ để mô tả thế giới một cách khách quan

Copies for internal use only in Phenikaa University

➢ Ví dụ về khách quan: khi một người nói "nhiệt độ ngoài trời là 25 độ C," điều này được coi là một tuyên bố khách quan vì nhiệt độ có thể được đo lường và xác định mà không phụ thuộc vào quan điểm cá nhân

❖ Khái niệm về tương đối:

➢ Tương đối đề cập đến ý nghĩa và thông điệp có thể thay đổi dựa trên ngữ cảnh và quan điểm của người tham gia trong giao tiếp Trong mô hình này, thông điệp được xem xét như một xây dựng xã hội, và ý nghĩa của nó có thể biến đổi theo thời gian và vị trí

➢ Ví dụ về tương đối: khi ai đó nói "hôm nay rất nóng," ý nghĩa của câu này

có thể thay đổi tùy theo ngữ cảnh Nhiệt độ 25 độ C có thể được coi là nóng trong một ngày mùa hè ở một nơi, nhưng có thể bình thường trong một nơi khác với mùa đông lạnh giá

❖ Thách thức của tương đối:

➢ Tương đối tạo ra thách thức trong giao tiếp, vì người gửi và người nghe có thể có những quan điểm khác nhau về cùng một thông điệp Điều này có thể dẫn đến hiểu lầm hoặc xung đột trong trường hợp không thống nhất về quan điểm

➢ Sự hiểu biết về tương đối là quan trọng trong việc tránh gây hiểu lầm và tạo

sự linh hoạt trong giao tiếp Người gửi cần hiểu rằng người nghe có thể có quan điểm khác và cố gắng thể hiện ý nghĩa của mình một cách rõ ràng

❖ Ví dụ về tương đối trong văn hóa và ngôn ngữ:

Ngôn ngữ và văn hóa có mối quan hệ mạnh mẽ với tương đối Một từ hoặc biểu đạt có thể có ý nghĩa khác nhau trong các văn hóa khác nhau Ví dụ, khái niệm về "thời gian" có thể được đánh giá khác nhau trong các văn hóa có nhìn nhận khác về sự điều tiết thời gian và mục tiêu cuộc sống

❖ Sự linh hoạt trong giao tiếp:

Copies for internal use only in Phenikaa University

Để thành công trong Semantic Communication, sự linh hoạt trong việc xem xét khả năng tương đối của thông điệp là cần thiết Điều này có thể đòi hỏi sự mở cửa tư duy và sẵn sàng để hiểu và chấp nhận các quan điểm khác nhau

Tóm lại, khái niệm về khách quan và tương đối trong Semantic Communication giúp chúng ta thấu hiểu cách ý nghĩa và thông điệp có thể thay đổi dựa trên ngữ cảnh và quan điểm Điều này làm nổi bật tính phong phú và đa dạng của ngôn ngữ và giao tiếp con người, đồng thời đặt ra thách thức và cơ hội trong việc truyền đạt ý nghĩa một cách chính xác và hiệu quả

1.3.5 Sự phức tạp của tư duy ngôn ngữ

Sự phức tạp của tư duy ngôn ngữ là một khía cạnh quan trọng của Semantic Communication và đề cập đến cách mà tư duy của con người được ảnh hưởng và phát triển thông qua sử dụng ngôn ngữ Dưới đây là những điểm quan trọng về sự phức tạp của tư duy ngôn ngữ:

- Ngôn ngữ là công cụ tư duy: ngôn ngữ không chỉ là một phương tiện để truyền đạt thông tin, mà còn là một công cụ quan trọng trong việc hình thành

và thể hiện tư duy của con người Ngôn ngữ giúp chúng ta tư duy, suy nghĩ,

và giải quyết vấn đề một cách hiệu quả

- Tư duy ngôn ngữ và tư duy hình tượng: tư duy ngôn ngữ và tư duy hình tượng là hai khía cạnh chính của tư duy con người Tư duy ngôn ngữ liên quan đến sử dụng từ vựng, ngữ pháp và cấu trúc ngôn ngữ để biểu đạt ý nghĩa Trong khi đó, tư duy hình tượng liên quan đến sử dụng hình ảnh, biểu đồ, và sơ đồ để tư duy và truyền đạt ý nghĩa

- Sự linh hoạt của tư duy ngôn ngữ: tư duy ngôn ngữ có khả năng thích ứng

và linh hoạt Chúng ta có thể sử dụng ngôn ngữ để mô tả nhiều loại ý nghĩa

và tình huống khác nhau Tư duy ngôn ngữ cho phép chúng ta tạo ra mô hình tư duy cho cả những điều vô thực và trừu tượng

- Khả năng tạo ra và phân tích thông tin: tư duy ngôn ngữ giúp chúng ta tạo

ra, diễn giải và phân tích thông tin Chúng ta có thể xây dựng các câu chuyện, luận đồng, và lý thuyết bằng cách sử dụng ngôn ngữ Điều này giúp chúng ta hiểu và chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm và suy nghĩ của mình với người khác

Copies for internal use only in Phenikaa University

- Sự phụ thuộc vào ngữ cảnh: tư duy ngôn ngữ phụ thuộc mạnh vào ngữ cảnh Một từ hoặc câu có thể mang nhiều ý nghĩa khác nhau tùy thuộc vào ngữ cảnh và ngữ điệu Việc hiểu rõ ngữ cảnh là quan trọng để tránh hiểu lầm trong giao tiếp

- Sự phát triển qua thời gian: tư duy ngôn ngữ phát triển qua thời gian và bị ảnh hưởng bởi môi trường xã hội, văn hóa, và giáo dục Trẻ em học cách sử dụng ngôn ngữ và phát triển tư duy ngôn ngữ thông qua tương tác với người lớn và môi trường xung quanh

- Tư duy ngôn ngữ và sáng tạo: tư duy ngôn ngữ thường đi kèm với khả năng sáng tạo Chúng ta có thể sáng tạo ra các tác phẩm văn học, thơ, âm nhạc,

và nghệ thuật bằng cách sử dụng ngôn ngữ để biểu đạt ý nghĩa và cảm xúc

Sự phức tạp của tư duy ngôn ngữ là một đề tài rất quan trọng trong nghiên cứu về ngôn ngữ học và tâm lý học, và nó thể hiện sự độc đáo và phong phú của khả năng tư duy của con người thông qua ngôn ngữ Sự hiểu biết sâu rộng về tư duy ngôn ngữ giúp cải thiện khả năng giao tiếp, tư duy logic, và sáng tạo của con người

1.3.6 Những nghiên cứu và phát triển gần đây

Dưới đây là một số điểm nổi bật về những nghiên cứu và phát triển gần đây trong Semantic Communication:

- Xử lý ngôn ngữ tự nhiên (NLP) và AI: Các nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý ngôn ngữ tự nhiên và trí tuệ nhân tạo đã đạt được những bước tiến lớn Sự phát triển của các mô hình học máy mạnh mẽ như BERT và GPT-3 đã làm tăng khả năng hiểu và tạo ra ngôn ngữ tự nhiên giống con người

- Giao tiếp ngôn ngữ máy tính (NLC): Nghiên cứu về giao tiếp ngôn ngữ máy tính đã phát triển vượt bậc, cho phép máy tính hiểu và tạo ra ngôn ngữ tự nhiên Các ứng dụng như chatbot thông minh, trợ lý ảo và hệ thống trả lời

tự động dựa trên AI đã trở nên phổ biến hơn

- Giao tiếp ngôn ngữ và tương tác con người-máy tính (HCI): các nghiên cứu trong lĩnh vực tương tác Con người-Máy tính (HCI) đang tập trung vào cách Copies for internal use only in Phenikaa University

tối ưu hóa trải nghiệm người dùng trong giao tiếp ngôn ngữ với máy tính Điều này bao gồm việc thiết kế giao diện người dùng thân thiện hơn và khả năng tương tác tự nhiên hơn

- Giao tiếp đa ngôn ngữ và đa văn hóa: với sự toàn cầu hóa ngày càng tăng, nghiên cứu về giao tiếp đa ngôn ngữ và đa văn hóa đã trở nên quan trọng Các hệ thống ngôn ngữ tự nhiên ngày càng phải hỗ trợ nhiều ngôn ngữ và văn hóa khác nhau

- Ứng dụng trong lĩnh vực y tế và giáo dục: Semantic Communication đang được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế để hỗ trợ chẩn đoán và điều trị, cũng như trong giáo dục để cung cấp nền tảng học tập cá nhân hóa và hiệu quả hơn

- An toàn và bảo mật trong Semantic Communication: Với việc sử dụng ngày càng phổ biến của hệ thống trí tuệ nhân tạo trong giao tiếp, nghiên cứu về

an toàn và bảo mật đã trở nên quan trọng hơn bao giờ hết để đảm bảo thông tin cá nhân và dữ liệu quan trọng được bảo vệ

- Ngôn ngữ và thị giác: Kết hợp giữa xử lý ngôn ngữ tự nhiên và thị giác máy tính đã dẫn đến những tiến bộ trong việc hiểu và tạo ra ý nghĩa từ cả văn bản và hình ảnh

- Hệ thống thông minh và tự động hóa: Các nghiên cứu về hệ thống thông minh và tự động hóa trong Semantic Communication đang tạo ra những ứng dụng mới trong các lĩnh vực như tự động dự đoán và lập kế hoạch

Những tiến bộ trong Semantic Communication này đang thúc đẩy sự phát triển và ứng dụng rộng rãi của ngôn ngữ tự nhiên và trí tuệ nhân tạo trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp đến y tế và giáo dục, và có tiềm năng biến đổi cách chúng ta tương tác với máy tính và với nhau

1.3.7 Ứng dụng trong công nghiệp và công nghệ

Giao tiếp ngữ nghĩa có nhiều ứng dụng quan trọng trong cả lĩnh vực công nghiệp và công nghệ Dưới đây, chúng ta sẽ xem xét một số ví dụ cụ thể về cách

mà nguyên tắc và khái niệm của giao tiếp ngữ nghĩa được áp dụng trong các lĩnh vực này:

Copies for internal use only in Phenikaa University

- Truyền thông và Quảng cáo: Trong lĩnh vực truyền thông và quảng cáo, Semantic Communication đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các thông điệp có ý nghĩa và ảnh hưởng đối với khách hàng Quảng cáo phải sử dụng từ vựng, hình ảnh, và biểu đạt để truyền đạt một thông điệp mà người tiêu dùng có thể hiểu và kết nối một cách sâu sắc với sản phẩm hoặc dịch

vụ

- Công nghệ Thông tin và Xử lý ngôn ngữ tự nhiên (NLP): Semantic Communication đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực xử lý ngôn ngữ tự nhiên (NLP) Công nghệ NLP sử dụng các nguyên tắc của giao tiếp ngữ nghĩa để phân tích và hiểu thông điệp ngôn ngữ tự nhiên, giúp máy tính hiểu và tạo ra ngôn ngữ như con người Ứng dụng của NLP bao gồm chatbots, dịch thuật tự động, và phân tích ý kiến trên mạng xã hội

- Trải nghiệm người dùng (UX): Trong thiết kế sản phẩm và trải nghiệm người dùng, giao tiếp ngữ nghĩa đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra giao diện người dùng dễ sử dụng và hiệu quả Sự hiểu biết về cách người dùng sử dụng ngôn ngữ để tương tác với sản phẩm có thể cải thiện trải nghiệm của họ

- Hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI): Công nghệ AI sử dụng giao tiếp ngữ nghĩa để tạo ra các hệ thống thông minh có khả năng hiểu và tương tác với con người Ví dụ, trí tuệ nhân tạo có thể được sử dụng trong hệ thống hỗ trợ quyết định, chăm sóc sức khỏe, hoặc trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp

- Công nghiệp 4.0 và IoT (Internet of Things): Trong Công nghiệp 4.0, Semantic Communication có thể giúp cho các thiết bị kết nối thông qua IoT hiểu và tương tác với nhau theo cách có ý nghĩa Điều này có thể giúp cải thiện hiệu suất và quản lý trong môi trường sản xuất và tự động hóa

- Phân tích dữ liệu và Kho dữ liệu lớn (Big Data): Trong lĩnh vực phân tích

dữ liệu, Semantic Communication có thể giúp trong việc hiểu và rút trích ý nghĩa từ dữ liệu lớn và đa dạng Việc này có thể áp dụng trong nghiên cứu thị trường, dự đoán xu hướng, và quản lý dữ liệu doanh nghiệp

Copies for internal use only in Phenikaa University

- Truyền thông Xã hội và Truyền thông trực tuyến: Trong môi trường truyền thông xã hội và trực tuyến, Semantic Communication đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu và phản hồi trực tiếp đến ý kiến và phản hồi của người dùng Nó cũng có thể áp dụng trong việc kiểm soát thông tin giả mạo và quản lý dữ liệu trực tuyến

Những ứng dụng này chỉ là một phần nhỏ của cách giao tiếp ngữ nghĩa đã

và đang thay đổi cách chúng ta tương tác với công nghiệp và công nghệ Sự hiểu biết về ý nghĩa và cách truyền đạt thông điệp trong giao tiếp đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và tối ưu hóa các ứng dụng và dịch vụ trong thế giới hiện đại

1.4 Mô hình Transformer về Mối Quan Hệ cho Việc Tạo Ra Biểu Đồ Khung Cảnh

1.4.1 Tạo Biểu Đồ Khung Cảnh

Tạo Ra Biểu Đồ Khung Cảnh (Scene Graph Generation - SGG) là một lĩnh vực quan trọng trong thị giác máy tính và trí tuệ nhân tạo, tập trung vào việc tạo

ra biểu đồ khung cảnh từ dữ liệu hình ảnh Biểu đồ khung cảnh, còn được gọi là scene graph, là một biểu đồ biểu thị mối quan hệ giữa các đối tượng trong một hình ảnh và cách chúng tương tác với nhau Mỗi đối tượng được đại diện bởi một nút trong biểu đồ, và các mối quan hệ giữa chúng được biểu thị bằng các cạnh

Copies for internal use only in Phenikaa University